專利名稱：封閉式液體循環(huán)系統(tǒng)的膨脹控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度可變化的封閉式液體循環(huán)系統(tǒng)的膨脹控制方法，在這個系統(tǒng)中，所形成的空氣或其他氣體通過空氣或氣體頭結(jié)構(gòu)從循環(huán)液體中分離出來，分離出的空氣體匯集在空氣或氣體頭中，通過閥門的控制可將空氣或氣體排放到周圍或其容納空間，同時還采取了補償封閉系統(tǒng)內(nèi)液體在溫度變化時相應(yīng)的膨脹和收縮的措施，以及從外部的具有壓力的壓縮源中抽取液體向系統(tǒng)中補充液體的措施。本發(fā)明還涉及一種可實現(xiàn)上述方法的封閉式液體循環(huán)系統(tǒng)。
這樣的方法在集中供暖工程中是熟悉的，在溫度變化時補償液體膨脹和收縮的措施通常包括由膜片分隔成兩個獨立空間的膨脹箱，一個空間與管路網(wǎng)絡(luò)相連通，另一空間裝有氣體，通過移動膜片使氣體壓縮和膨脹，可補償由于液體溫度變化引起的液體體積的變化?？梢允褂酶∽涌刂频拈y實現(xiàn)自動排氣，美國專利4,027,691即是一個這樣的例子。
在這樣的液體循環(huán)系統(tǒng)中，液體滲漏實際總是存在的，盡管通常只在很輕微的程度上，由于液體滲漏量較小，在集中供暖系統(tǒng)中使用的液體為水，滲漏后幾乎就直接蒸發(fā)，通常很難確定滲漏的位置。因此，膨脹箱的補償作用無法發(fā)揮，封閉式系統(tǒng)的壓力可能會降低到最小壓力以下，而導(dǎo)致供暖系統(tǒng)的故障，出現(xiàn)各種令人不快的事故現(xiàn)象，如居室內(nèi)溫度太低甚至發(fā)生管路凍結(jié)。液體的滲漏還會引起空氣的進入，如果安裝了相應(yīng)于美國專利4,027,691的浮子控制的排氣閥，進入的空氣可以自動排出，這也會起到使封閉系統(tǒng)壓力降低的作用。如果要維持系統(tǒng)的正常運行，應(yīng)該定期檢查壓力，必要時要補充液體，這種工作是費力并且潮濕的作業(yè)。
本發(fā)明的目的是提供一種封閉式液體循環(huán)系統(tǒng)的膨脹控制方法，實際上它可以連續(xù)自動運行無需定期監(jiān)測。
本發(fā)明的另一目的是利用盡可能簡單和成本低廉的方式來實現(xiàn)膨脹控制。
本發(fā)明實現(xiàn)了利用本文第一段中所述方法的自動調(diào)節(jié)膨脹控制，在本發(fā)明中要對空氣或氣體頭的體積進行測量，當(dāng)超過預(yù)先設(shè)定的體積值時，打開液體控制閥，液體通過閥進入空氣或氣體頭，當(dāng)空氣頭的體積等于設(shè)定值時，液體控制閥關(guān)閉。利用這些措施只要封閉系統(tǒng)中液體體積低于預(yù)定的最小值就能自動進行液體補充，因此可以防止由于壓力過低引起的系統(tǒng)故障。
由于空氣或氣體頭與在循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)的液體直接連通，當(dāng)循環(huán)液體的溫度以及其相應(yīng)的壓力最低時，總會出現(xiàn)液體低于設(shè)定的最小值的情況。這時在空氣或氣體頭與補充液體之間的壓力差最大，壓力差大有其有利的一面，由于這個壓力差的存在，被補充進入空氣或氣體頭內(nèi)的液體中的大部分氣體已被直接除去。例如，如水的溫度為100℃，當(dāng)壓力由絕對壓力5巴降至1.5巴時，可能的空氣吸收率由每立方米115升降至每立方米25升，即降低了70％。由補充液體中分離出來的氣體直接匯集在空氣或氣體頭中，至此這些氣體還在循環(huán)系統(tǒng)中。若由于循環(huán)液體的溫度又重新上升而使系統(tǒng)壓力超過設(shè)定值，專用的閥就會打開，氣體以及由補充液體中分離出來的氣體被排放到周圍。
由于空氣或氣體頭與液體循環(huán)系統(tǒng)直接連通，當(dāng)空氣或氣體頭內(nèi)液位下降時，比如由于滲漏引起，可用本發(fā)明另一實施例提出的方便、簡捷、可靠的方法補充液體，空氣或氣體頭的體積是利用與供液閥連接的浮子來測量的，當(dāng)浮子低于設(shè)定高度時供液閥打開，當(dāng)補充液體液面上升至設(shè)定高度時供液閥關(guān)閉，而且浮子和閥之間的還應(yīng)做到當(dāng)液位高于設(shè)定高度時，浮子不影響供液閥的關(guān)閉狀態(tài)。這樣就以特別簡單的方式實現(xiàn)了有效和非常可靠地補液。浮子還有另外的優(yōu)點，它可減小水的自由表面的面積，因而減少了空氣或氣體頭中吸收空氣的機會，盡管可以看到雖然空氣或氣體頭與循環(huán)系統(tǒng)直接連通，但它已完全位于循環(huán)回路之外，因而這種機會原本已是很小的。
很清楚，空氣或氣體頭內(nèi)的液位隨循環(huán)液體的溫度而變化，在其液面上實際上沒有氣體吸收。這些條件可以加以利用，根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，空氣或氣體頭的尺寸應(yīng)足夠大，在液體循環(huán)系統(tǒng)的正常運行中，其體積要大于根據(jù)液體循環(huán)系統(tǒng)中液體總量及正常運行時液體可能出現(xiàn)的最大溫度計算出來的最大膨脹體積。通過采取這些措施，可以省去常見的帶有膜片的內(nèi)裝膨脹箱，因為這一功能已包括在空氣或氣體頭中。這樣，利用相對極簡單的方法即可實現(xiàn)連續(xù)自動排氣、液體補充、及膨脹控制的綜合控制。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，由液體中分離出的空氣或氣體是通過裝在空氣或氣體頭上的過壓閥由空氣或氣體頭排放到周圍的，利用該閥可以限定液體循環(huán)系統(tǒng)中的最高工作壓力。這樣，又加上了過壓保護功能。
根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，空氣或氣體頭設(shè)在旁路通路上，它可以方便地與循環(huán)系統(tǒng)暫時脫開以進行維護，例如進行清理。如果液體循環(huán)是用泵來實現(xiàn)的，而且旁路通路的進口和出口分別與泵的兩端相通，那么一方面在空氣或氣體頭內(nèi)可得到最佳靜態(tài)液面，另一方面可在產(chǎn)生微氣泡最多的地方，即循環(huán)泵處，盡快將微氣泡捕集，這樣就形成了最適宜的排氣系統(tǒng)。由于同樣的原因，空氣或氣體頭最好設(shè)在直接靠近正常運行時循環(huán)液體溫度最高的部位。
本發(fā)明還涉及一種封閉式液體循環(huán)系統(tǒng)，它包括加熱裝置，與加熱裝置相連接帶有可補償封閉系統(tǒng)內(nèi)液體膨脹和收縮的膨脹裝置的管路網(wǎng)絡(luò)，以及帶有一端與網(wǎng)絡(luò)管道連通另一端同外界關(guān)斷的短管的自動閥控排氣裝置，在短管的關(guān)閉端裝有排氣閥，在短管中裝有可縱向移動的浮子。這種帶膨脹箱的液體循環(huán)系統(tǒng)在集中供暖工程中是常見的，可以參閱美國專利4,027,691，這個專利對自動的閥控排氣裝置有詳細(xì)介紹。根據(jù)本發(fā)明，為在這樣的系統(tǒng)中實現(xiàn)排氣和補液的綜合功能，補液閥應(yīng)與關(guān)閉端相通，補液閥包括一個與浮子連接的控制桿，當(dāng)浮子與控制桿之間的距離超過設(shè)定值時，控制桿就將閥打開，當(dāng)二者間距離等于或小于設(shè)定值時，控制桿將保持在關(guān)閉狀態(tài)。這樣，利用排氣裝置可方便地實現(xiàn)自動的液位控制或體積控制，以進行液體補充。
浮子與控制桿之間的距離設(shè)定值應(yīng)使對應(yīng)該設(shè)定值的短管在浮子與控制桿之間的體積大于根據(jù)液體循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)液體總量和液體可能的最大溫差計算得出的最大膨脹體積，這樣將排氣和補液相結(jié)合的系統(tǒng)具有膨脹控制功能，因此可省去膜片膨脹箱，省去膨脹箱不僅可降低成本，還由于膨脹箱較易發(fā)生故障，同整個系統(tǒng)壽命相比其壽命相對較短。壽命短的原因尤其在于膜片的破裂，這時通常要更換整個膨脹箱，還要將系統(tǒng)，至少系統(tǒng)的一部分排空，這需要相應(yīng)的費用和操作。在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，不存在這種膜片，也未用同樣易出故障的元件來取代它，因而膨脹控制調(diào)節(jié)裝置的壽命大大增加。
對于大體積的液體循環(huán)系統(tǒng)，即循環(huán)系統(tǒng)容有更多的液體，那么膨脹體積相對較大。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，最好在靠近短管處增設(shè)至少另外一個短管，這個短管通過連接件在浮子之下處和靠近封閉端處與第一短管連通，浮子與控制桿之間距離的設(shè)定值應(yīng)使對應(yīng)該設(shè)定值的在浮子與控制桿之間的短管總體積大于根據(jù)液體循環(huán)系統(tǒng)中液體總量和正常運行中液體可能的最大溫差計算出的最大膨脹體。通過這些措施可得到更大的膨脹體積，而不會導(dǎo)致使用大體積的箱或容器。而且利用這些措施實際上可以使用標(biāo)準(zhǔn)裝置來實現(xiàn)排氣、補液和膨脹控制的綜合功能，在標(biāo)準(zhǔn)裝置上連接適當(dāng)數(shù)量的短管可以適應(yīng)特定系統(tǒng)所需的膨脹體積。
在美國專利4,027,691中的自動排氣裝置中，放氣閥是由浮子控制的。在根據(jù)本發(fā)明的封閉式液體循環(huán)系統(tǒng)中，浮子是用來控制補液閥的。盡管根據(jù)本發(fā)明的另一實施例可以利用該浮子打開排氣閥，最好還是在短管的關(guān)閉端或靠近關(guān)閉端處裝設(shè)可在超過設(shè)定值時打開的排氣閥。這樣必要時可利用浮子控制的閥進行補液，這時循環(huán)液體的溫度通常較低，排氣時空氣或氣體頭被膨脹的液體所壓縮，排氣時的溫度相對較高。而且該排氣閥還可設(shè)有過壓保護裝置。對附圖的簡要說明。
下面將結(jié)合附圖所示的實施例對本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的一些可能的實施情況做進一步討論，附圖包括

圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的剖面圖2為相應(yīng)于圖1的帶有內(nèi)置系統(tǒng)的加熱結(jié)構(gòu)的第一實施例的示意圖；圖3為相應(yīng)于圖1的帶有內(nèi)置系統(tǒng)的加熱結(jié)構(gòu)的第二實施例的示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的第二種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的剖面圖。
圖1所示的系統(tǒng)包括帶有頂蓋2和底蓋3的圓筒殼體1，殼體1的體積要大于封閉式循環(huán)系統(tǒng)可能的液體膨脹總量。
帶有短管5的圓筒狀頭4裝在頂蓋2上，短管5帶有閥6，其一端與水管7相連通，另一端連接一個向下轉(zhuǎn)動即可打開閥6的控制桿8。控制桿8遠(yuǎn)離閥6的一端懸掛著浮子桿9，浮子桿9同位于開孔板11下方的浮子相連，浮子桿9可在開孔板的孔中自由滑動。頭4還帶有超過壓保持作用的排氣閥12。
T型管件13連接在底蓋3上，其短管14以直線狀態(tài)接進封閉式液體循環(huán)系統(tǒng)(圖中未示出)。在T型管件的橫向部分中，管15沿中心延伸到兩短管14之間的位置，鋼絲16在管15上繞成雙螺旋形。鋼絲16捕集流經(jīng)液體中的微氣泡并將其引導(dǎo)向上進入殼體1。
在圖2中，加熱鍋爐17掛在墻壁上，熱水通過管路18輸送到發(fā)熱體19。熱量發(fā)散后水通過管路20流回鍋爐17。T型管件13接進管路18之中。如前所述，殼體1的體積應(yīng)控制在循環(huán)的最大可能體積差，即水在最高溫度時的體積減去水在最低溫度時的體積，最高和最低溫度為運行中的設(shè)定值。殼體1的頭4通過閥6和管道7與旋塞21相連。管路22與頭4上的排氣閥12相連接，該管路裝有水份檢測器23，它通往排水系統(tǒng)如污水井(圖中未示出)。
在相應(yīng)于圖2的加熱裝置中，圖1的系統(tǒng)能夠補償循環(huán)液體的膨脹，自動排氣，在發(fā)生滲漏時自動補充液體。
在正常運行條件下，最低運行溫度時的液位大約在圖1中浮子10的位置。如果溫度升高，液體膨脹，殼體1中的液位會上升，而板11仍浮在液體表面，故自由液體表面面積相對很小。相應(yīng)地液面以上的氣體受到壓縮。如果由帶鋼絲16的管15捕集并送入殼體1的氣體量達到一定程度，在這一壓縮過程中，壓力達到某一數(shù)值時排氣閥12打開將氣體放出，放出的氣體通過管路22排走。
如果循環(huán)液體的溫度下降，以及由于滲漏液體由加熱裝置逸出，那么液位就會降低到板11以下。若液位進一步下降，浮子10下落并打開閥6使新的液體通過管路7補充進來。此時殼體1中的液體溫度及相應(yīng)壓力很低。因而補充進來的液體經(jīng)歷一個壓力降，也就是直接地大量地除氣過程。在殼體1頂部及頭4中的殘留氣體在適當(dāng)?shù)臅r候通過閥12排出。
在圖3中，圖1的系統(tǒng)被調(diào)整適用于大體積的加熱裝置。為此目的使用了更多一些的殼體24，其頂端通過管路25與頭4相連通，其底部通過管路26與T型管件13相連通。如果每一單獨的殼體24的容積與殼體1的容積相等，那么膨脹量就增大了三倍。在這個實施例中T型管件13通過旁路通路27與來自鍋爐28的管路29相連，旁路通路27跨接在循環(huán)泵30兩端，并可借助閥31與循環(huán)系統(tǒng)脫開，例如在進維修時。
圖4為圖1系統(tǒng)的另一種形式。實際是省去了殼體1而將頭4’直接同T型管件13’相連，管件13’也有帶鋼絲16的管子15。如果需要，浮子10’可通過浮子桿9’和控制桿打開閥6使管路7中的水補充進來。由于頭4’的尺寸相對較小，該頭的膨脹體積不夠大。為獲得足夠大的膨脹體積，設(shè)置了圓筒形殼體32，其中心線處于水平方向，其底面大約在浮子10’的最低位置平面上。殼體32的容積可設(shè)置成需要的膨脹體積。殼體32的底面通過管路33與T型管件13’的底面接通，因此管件13’在管子15的位置處設(shè)有接頭34。并且殼體32的頂部通過管路35與頭4’的頂部相連通。在殼體32的頂部還裝有排氣閥12’，以將加熱裝置中的過量氣體排出。
這種改進的實施例的運行方式與前面結(jié)合圖1的系統(tǒng)所述的運行方式相同，因而可以省去進一步的討論。
很自然，在后附權(quán)利要求書所規(guī)定的本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以做出許多修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種溫度可變化的封閉式液體循環(huán)系統(tǒng)的膨脹控制方法，在這個系統(tǒng)中，存在的空氣或其他氣體通過空氣或氣體頭從循環(huán)液體中分離出來，分離出的空氣或氣體匯集在空氣或氣體頭中，通過閥門的控制可將空氣或氣體排放到周圍或存放空間，同時還采取了補償溫度變化時封閉系統(tǒng)內(nèi)液體相應(yīng)的膨脹和收縮的措施，以及從外部帶壓液源抽取液體并向系統(tǒng)中添加液體的措施，其特征在于，要對空氣或氣體頭的體積進行測量，當(dāng)該體積超過設(shè)定值時液體閥打開，通過液體閥將液體引入空氣或氣體頭，直到空氣頭的體積重新等于設(shè)定值時液體閥閉關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，空氣或氣體頭的體積是利用與供液閥相連接的浮子測量，這樣當(dāng)浮子下降至低于設(shè)定位置時，供液閥打開，當(dāng)補充液體使液位上升至設(shè)定位置時，供液閥關(guān)閉，在浮子與閥之間的連接狀態(tài)是這樣的，即在設(shè)定位置之上的任意液面高度時，浮子都不會影響供液閥的關(guān)閉狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，空氣或氣體頭有足夠大的尺寸，在液體循環(huán)系統(tǒng)的正常運行中，其體積大于根據(jù)液體循環(huán)系統(tǒng)的液體總量和正常運行時液體的最大溫度計算出的最大膨脹體積。
4.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，由液體中分離出的空氣或氣體通過裝在空氣或氣體頭上的過壓閥排放出去，利用該閥可以設(shè)定液體循環(huán)系統(tǒng)中的最大工作壓力。
5.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，空氣或氣體頭采用旁路通路的形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，液體的循環(huán)是靠泵來實現(xiàn)的，旁路通路的進口和出口分別設(shè)在泵的兩端。
7.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，空氣或氣體至少應(yīng)設(shè)在直接靠近正常運行時循環(huán)液體溫度最高的部位。
8.一種封閉式液體循環(huán)系統(tǒng)，包括加熱裝置，與加熱裝置相連通并帶有可補償封閉系統(tǒng)液體膨脹和收縮的膨脹裝置的管路網(wǎng)絡(luò)，以及帶有一端與網(wǎng)絡(luò)管道相連通另一端與外界關(guān)斷的短管的自動的閥控排氣裝置，在短管的關(guān)閉端裝有排氣閥，在短管中裝有可縱向移動的浮子，其特征在于，供液閥與關(guān)閉端相通，供液閥包括一個與浮子連接的控制桿，當(dāng)浮子與控制桿之間的距離超過設(shè)定值時，控制桿將閥打開，當(dāng)浮子與控制桿之間的距離等于或小于設(shè)定值時，控制桿將閥保持在關(guān)閉狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的封閉式液體循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，浮子與控制桿之間的距離設(shè)定值應(yīng)使對應(yīng)于該設(shè)定值的短管在浮子與控制桿之間的體積大于根據(jù)液體循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)液體總量和正常運行中液體的最大溫差計算出的最大膨脹體積。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的封閉式液體循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，在靠近短管處至少裝設(shè)另外一個連接件，在浮子下方和靠近關(guān)閉端處與第一短管連通的短管，浮子與控制桿之間的距離設(shè)定值應(yīng)使對應(yīng)于該設(shè)定值的所有短管在浮子與控制桿之間的體積之和大于根據(jù)液體循環(huán)系統(tǒng)的液體總量和正常運行時液體的最大溫差計算出的最大膨脹體積。
11.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的封閉式液體循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，在短管的關(guān)閉端上或靠近短管關(guān)閉端處裝有在超過設(shè)定值時可打開的排氣閥。
12.根據(jù)前面任一權(quán)利要求所述的封閉式液體循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，短管的開口端與管路網(wǎng)絡(luò)的旁通通路相通。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的封閉式液體循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，循環(huán)泵在靠近加熱裝置的位置與管路網(wǎng)絡(luò)連通，旁通通路與泵跨接。
全文摘要
一種溫度可變化的封閉式液體循環(huán)系統(tǒng)的膨脹控制方法,在該系統(tǒng)中,通過空氣頭結(jié)構(gòu)將空氣從循環(huán)液體中分離出來,分離出的空氣匯集在空氣頭中,通過閥門控制可將空氣由空氣頭排放到周圍或存放空間,同時還采取了補償溫度變化時封閉系統(tǒng)內(nèi)液體的膨脹和收縮的措施,以及從外部帶壓液源抽取液體并向系統(tǒng)中添加液體的措施,要對空氣頭的體積進行測量,超過設(shè)定值時,液體閥打開,通過液體閥將液體引入空氣頭,直至空氣頭的體積大致等于設(shè)定值時,液體閥關(guān)閉。
文檔編號F24D19/00GK1187875SQ96194840
公開日1998年7月15日 申請日期1996年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月2日
發(fā)明者弗朗西斯庫斯·羅費爾森 申請人:施皮羅研究公司